汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技巧與維修方法分析

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展快速，人們的生活質(zhì)量不斷提升，私家車的數(shù)量持續(xù)增長。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車中的重要組成部件，也是故障高發(fā)的部位之一，提升汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷和維修技術(shù)很有必要。據(jù)此，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常見的故障進(jìn)行分析，并探索了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)，研究了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障維修方法。

關(guān)鍵詞：汽車；發(fā)動(dòng)機(jī)；故障診斷；維修

中圖分類號(hào)：U469 ?收稿日期：2023-10-29

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.02.024

1 前言

當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)持續(xù)發(fā)展更新，同時(shí)也推動(dòng)了各行各業(yè)的變革。就汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷而言，智能化的診斷方式開始出現(xiàn)。我國對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的診斷和維修技術(shù)相對(duì)于發(fā)達(dá)國家還有一定差距，但是相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作在積極推進(jìn)，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷和維修技術(shù)的研究。本文就汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷和維修進(jìn)行分析，旨在為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)維修管理提供思路和方法指導(dǎo)，提升駕駛員和維修人員專業(yè)技術(shù)水平。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常見的幾種故障

2.1 燃油系統(tǒng)故障

發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的燃料主要是汽油，汽油作為液體，處于比較粘稠的狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)，燃油系統(tǒng)很容易堵塞，導(dǎo)致汽車無法正常啟動(dòng)。正常行駛時(shí)，除了汽油本身外，灰塵等雜質(zhì)也會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)[1]。至于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)并不能及時(shí)清除異物，而是通過機(jī)油來沖洗。諸如孔之類的有吸引力的結(jié)構(gòu)會(huì)將污染物吸入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，隨著時(shí)間的推移，就會(huì)堵塞管道。當(dāng)然，汽油無法順利進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，因此發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常燃燒汽油，造成行駛問題，嚴(yán)重時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)中的自然現(xiàn)象會(huì)造成很大的損壞。

2.2 潤滑系統(tǒng)故障

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常使用機(jī)油作為潤滑劑，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。很多司機(jī)對(duì)機(jī)油種類的選擇并不嚴(yán)格，基本上只是在發(fā)動(dòng)機(jī)上隨便添加機(jī)油。事實(shí)上，市場(chǎng)上有很多機(jī)油，但質(zhì)量都很差。有車主認(rèn)為，機(jī)油也是石油類物質(zhì)的一種，主要起潤滑作用，機(jī)油只要潤滑就不需要更換，甚至認(rèn)為過期的機(jī)油不會(huì)影響正常使用，這是一個(gè)非常錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。當(dāng)機(jī)油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)行時(shí)，首先要經(jīng)過過濾系統(tǒng)，因?yàn)橛行╇s質(zhì)并不影響工作，它們會(huì)與機(jī)油一起進(jìn)入過濾器[2]。

2.3 冷卻系統(tǒng)故障

由于汽車是大功率的電器設(shè)備，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，必須及時(shí)排除這些熱量，使溫度不影響汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這個(gè)過程是基于汽車的冷卻系統(tǒng)。汽車?yán)鋮s系統(tǒng)出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度急劇升高，但不必等到發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高才意識(shí)到冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，否則問題可能進(jìn)一步演化。其實(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過聲音來識(shí)別，正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音很大，無法高速運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技巧和故障維修技術(shù)

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技巧

3.1.1 根據(jù)信號(hào)處理發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷法

做好汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷，一是要進(jìn)行模式辨識(shí)，二是要做好分類。對(duì)此，診斷關(guān)鍵是要特征提取、模式識(shí)別和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的訪問。利用信號(hào)處理診斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障的關(guān)鍵是信號(hào)模型診斷的使用。特殊的診斷方法包括主成分分析和小波分析[4]。

a.主成分分析方法主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，提取主數(shù)據(jù)，根據(jù)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤診斷，利用提取的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，建立主成分模型，然后進(jìn)行分析。測(cè)量的是發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行信號(hào)。如果汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行信號(hào)與主要部件型號(hào)的信號(hào)互斥，則說明發(fā)動(dòng)機(jī)存在故障，對(duì)其他類型故障排除，由此可以確定缺陷問題的根本原因。根據(jù)分析獲得的信息，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行隔離并進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)。主成分分析方法更擅長將大量冗余數(shù)據(jù)處理成單獨(dú)的數(shù)據(jù)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，是一種相對(duì)有效的錯(cuò)誤監(jiān)控和管理方法。

b.波形分析方法主要分析電機(jī)運(yùn)行過程中記錄的時(shí)頻數(shù)據(jù)，通過分析參數(shù)變化來定位電機(jī)故障。這種分析方法依賴于收集多個(gè)參數(shù)的變化來確定是否發(fā)生了錯(cuò)誤。在具體應(yīng)用中，電機(jī)與波形分析相結(jié)合，運(yùn)行效果與波形采集系統(tǒng)相結(jié)合，監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行波動(dòng)，記錄電機(jī)運(yùn)行過程中的參數(shù)變化，并根據(jù)波形分析進(jìn)行比較參數(shù)。然后，通過比較波形測(cè)試數(shù)據(jù)，可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)停止后噴射脈沖寬度增加的結(jié)論。當(dāng)燃油消耗量和點(diǎn)火角一定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也一定。所以燃料、功率和速度的變化是不同的，這些變化可以引起發(fā)動(dòng)機(jī)故障，需要具體分析并解決問題。

3.1.2 模糊誤差診斷方法

該診斷方法通過模糊分析和數(shù)據(jù)評(píng)估來識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)故障問題，可用于初步評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)故障，快速確定故障程度，然后重點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)技術(shù)分析。范圍不斷的縮小對(duì)提高故障診斷效率具有積極的影響。事實(shí)證明，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不發(fā)出聲音也不轉(zhuǎn)動(dòng)，初步分析很難確定具體原因。此種情況下，可以采用模糊故障診斷方法來縮小故障范圍，初步認(rèn)為問題或多或少集中在電機(jī)軸、旋轉(zhuǎn)齒輪等處，通過注意相關(guān)部位的屏蔽，確定故障范圍，防止故障的發(fā)生，提高發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的效率。

3.1.3 基于知識(shí)的錯(cuò)誤診斷方法

人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷提供了新的思路和技術(shù)支撐。許多新的診斷方法應(yīng)運(yùn)而生，例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障的分析與診斷，即使用計(jì)算機(jī)診斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)問題。計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)模式需要收集和診斷有故障的發(fā)動(dòng)機(jī)信息和參數(shù)，用戶還可以在程序運(yùn)行時(shí)調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序來收集有關(guān)用戶的信息，并快速診斷錯(cuò)誤的位置。

3.1.4 診斷系統(tǒng)故障的專家方法

從原理上講，專家系統(tǒng)可以診斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障，因?yàn)橄到y(tǒng)可以從被診斷的發(fā)動(dòng)機(jī)中收集數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)的邏輯分析功能進(jìn)行處理，根據(jù)專家知識(shí)進(jìn)行推理分析，分析出故障的可能原因，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)易出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行檢查，這一診斷方法對(duì)于提升故障診斷效率具有很好的效果。

3.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障維修案例分析

3.2.1 案例一

2019款北汽EC3純電動(dòng)汽車搭載TZ180XS01驅(qū)動(dòng)電機(jī)，總行駛里程約3.8萬km，車輛壽命為3年。

錯(cuò)誤現(xiàn)象：打開車門，儀表顯示正常，踩下制動(dòng)踏板，啟動(dòng)汽車。設(shè)備顯示錯(cuò)誤，READY消息熄滅，電池故障燈亮起，并且車輛無法啟動(dòng)。

故障分析：接管車輛檢查后，確認(rèn)故障為車輛無法啟動(dòng)。使用故障檢測(cè)器確定車輛控制系統(tǒng)（VCU）、電機(jī)控制系統(tǒng)（MCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS）是否存在通信故障。按照由簡單到復(fù)雜的診斷原則，首先檢查蓄電池電壓和線束。關(guān)于高壓線束的連接，未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)線束有損壞。

初步評(píng)估缺陷程度：CAN總線故障。

故障排除：

a.測(cè)量CAN-H線束接頭T16j/14的診斷（OBD）連接器處的接地電壓。實(shí)際測(cè)量值為2.52 V，正常值為2.7 V左右。使用示波器觀察并測(cè)量端子T16j/14和端子T16j/6之間的波形。實(shí)測(cè)波形如圖1所示，可以看出P-CAN網(wǎng)絡(luò)之間的連接不正確。

b.測(cè)量連接器 T16j/14和端子T16j/6之間的電阻，測(cè)得的實(shí)際值為3 Ω，而標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該是60 Ω。由此可以判斷，P-CAN存在短路。

c.將S147和S148斷開，借助萬用表對(duì)T35/8端子與T35/7端子之間的電阻進(jìn)行檢測(cè)，其測(cè)得值為0.3 Ω。這表示P-CAN網(wǎng)絡(luò)之間有明顯的短路問題。

診斷結(jié)果：由于P-CAN之間短路，導(dǎo)致功率門系統(tǒng)癱瘓，高壓無法開啟。

故障處理：由于P-CAN之間短路，導(dǎo)致功率門系統(tǒng)癱瘓，高壓無法開啟。找出線路上的短路點(diǎn)，并復(fù)位故障。此時(shí)故障已清除，車輛可以正常供電。

3.2.2 案例二

車輛信息：車型為大眾寶來；發(fā)動(dòng)機(jī)為1.6 L；行駛里程為170 000 km。

故障現(xiàn)象：發(fā)動(dòng)機(jī)有啟動(dòng)跡象，但最終無法啟動(dòng)著機(jī)。

診斷與排除：

a.收到車輛后，使用VAS5052進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和其他電子控制系統(tǒng)中不存儲(chǔ)任何錯(cuò)誤代碼。檢查發(fā)動(dòng)機(jī)氣門正時(shí)是否正確。

b.檢查點(diǎn)火裝置和火花塞。除火花塞4個(gè)電極濕外，其他一切正常。

c.測(cè)量燃油壓力并滿足車輛技術(shù)要求。斷開燃油泵保險(xiǎn)絲并搖晃數(shù)次后，將燃油泵裝回，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)，但怠速時(shí)振動(dòng)較大。誤打開油箱蓋后，發(fā)動(dòng)機(jī)得以啟動(dòng)，同時(shí)油箱蓋下方冒出大量白煙，怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)劇烈振動(dòng)。從上述測(cè)試結(jié)果分析，該車應(yīng)該是發(fā)動(dòng)機(jī)本身出現(xiàn)了機(jī)械故障。

d.測(cè)量氣缸內(nèi)的壓力，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)氣缸內(nèi)的壓力只有0.6 kPa，明顯偏低。其余氣缸中的所有氣缸壓力均在車輛規(guī)格范圍內(nèi)，因此問題由第二個(gè)氣缸確定。

e.拆檢第二個(gè)氣缸，發(fā)現(xiàn)該缸活塞的第2道氣環(huán)斷裂成3段（圖2）。

故障處理：更換第二個(gè)氣缸活塞氣環(huán)，重新組裝并測(cè)試。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，故障已排除。發(fā)動(dòng)機(jī)第二個(gè)氣缸活塞氣環(huán)爆裂后，由于活塞氣環(huán)破裂，大量可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱?！傲鬟^”的空氣通過曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入油門后面，使傳感器判斷進(jìn)氣量較大。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)進(jìn)氣量來調(diào)節(jié)噴油量，導(dǎo)致噴油量過多，火花塞“沉陷”，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)。當(dāng)加油口蓋打開時(shí)，曲軸箱內(nèi)的“吹氣”氣體從加油孔排出，曲軸箱內(nèi)的氣體壓力下降，“吹氣”氣體無法打開油泵膜片。氣體分離器不能穿過曲軸箱，通風(fēng)系統(tǒng)允許空氣通過節(jié)氣門“排出”，以便啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。斷開燃油泵并啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)次后，燃油管路中的汽油壓力逐漸降低，從而減少噴油器噴射的燃油量，同時(shí)將部分可燃混合氣噴入燃燒室，即可以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障維護(hù)保養(yǎng)方法

4.1 及時(shí)保養(yǎng)，清理雜質(zhì)

對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障情況分析，發(fā)現(xiàn)大部分雜質(zhì)造成了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的堵塞，影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。但只要雜質(zhì)沒有充分積累，發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)就不會(huì)有問題。因此，只要及時(shí)清理發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的雜質(zhì)，就不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成太大的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)污染主要是灰塵、碎屑等漂浮物進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)并在行駛過程中被不斷壓實(shí)造成的。雜質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的影響最大，它們會(huì)導(dǎo)致燃油系統(tǒng)堵塞或發(fā)動(dòng)機(jī)自燃。清洗發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)時(shí)，要科學(xué)清洗，使用專業(yè)的清洗劑，并遵循正確的操作程序。應(yīng)及時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行修理和檢查，保證發(fā)動(dòng)機(jī)日常正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.2 及時(shí)更換優(yōu)質(zhì)機(jī)油

機(jī)油對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是難以形容的。它主要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的磨損起到緩速器的作用。汽車每天行駛數(shù)千公里，發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間使用后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)磨損嚴(yán)重，只能通過機(jī)油潤滑來緩解。如果機(jī)油質(zhì)量不合格，將會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成嚴(yán)重磨損，并可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)長期報(bào)廢。由此可見機(jī)油質(zhì)量對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性。

優(yōu)質(zhì)機(jī)油雜質(zhì)含量低，潤滑效果好，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。劣質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)油通常含有較高濃度的雜質(zhì)，雜質(zhì)不能及時(shí)通過過濾器排出，直接堆積在過濾器內(nèi)，導(dǎo)致機(jī)油無法正常到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)，潤滑效果明顯降低。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)方面，有必要選擇合格的機(jī)油，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)障礙。

另外，汽車在使用過程中機(jī)油的消耗量是比較少的，但是及時(shí)更換機(jī)油非常必要，因?yàn)闄C(jī)油本身在內(nèi)部使用過程中也會(huì)吸收外界的雜質(zhì)，會(huì)儲(chǔ)存在機(jī)油中。氣缸長時(shí)間運(yùn)行后，質(zhì)量肯定會(huì)低于原來，所以及時(shí)更換機(jī)油可以有效避免因機(jī)油問題導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。車主在購買機(jī)油時(shí)應(yīng)注意選擇優(yōu)質(zhì)機(jī)油，不要貪圖便宜而購買劣質(zhì)機(jī)油。

同時(shí)，在購買機(jī)油時(shí)，應(yīng)注意其與自己車型的兼容性。不同的車型需要不同類型的機(jī)油，只有高度兼容的機(jī)油才能正常工作。正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗量較低，但仍進(jìn)入燃燒室燃燒。燃燒劣質(zhì)機(jī)油會(huì)產(chǎn)生大量氣體，這些氣體滯留在氣缸內(nèi)，不斷壓縮活塞和氣缸，造成氣室壓力過大，損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。

4.3 注意冷卻系統(tǒng)維護(hù)和清理

在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度急劇升高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成嚴(yán)重的內(nèi)部損壞。冷卻系統(tǒng)需要冷卻劑，也就是水箱里的水。冷卻系統(tǒng)的故障是由于水箱內(nèi)水垢物質(zhì)過多造成的，而水垢物質(zhì)的形成是由于水中雜質(zhì)的積累和沉淀造成的。因此，在選擇冷卻液時(shí)，盡量選擇雜質(zhì)較少的蒸餾水。

另外，更換冷卻液時(shí)要注意合理的用量，同時(shí)冷卻液的更換時(shí)間要定期、合理。使用高質(zhì)量的冷卻液可最大程度地減少污染，并確保水箱中有足夠的水以使冷卻液正常工作。冷卻系統(tǒng)的正常工作增強(qiáng)了散熱效果，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全，并提供充足的動(dòng)力支持汽車的行駛。

除了保證冷卻液的質(zhì)量外，水箱內(nèi)的污垢也必須及時(shí)清理。水箱內(nèi)的污垢可以通過物理和化學(xué)方法清洗。采用規(guī)范的方法清除污垢，可以減少內(nèi)部腐蝕，保證冷卻效果，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

就汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其關(guān)聯(lián)的功能線路比較多，如果發(fā)動(dòng)機(jī)部位出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致汽車的運(yùn)行直接癱瘓，還可能導(dǎo)致其他功能問題。因此，對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障類型的診斷和維修處理至關(guān)重要，需要把握有效的故障診斷技術(shù)應(yīng)用，并能夠快速提升維修診斷效率，這對(duì)于提升駕駛安全性和舒適性都至關(guān)重要。

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作者簡介：

邵立敬，男，1996年生，初級(jí)（二級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師），研究方向?yàn)樾履茉雌嚒?/p>